Электродиализатор

О П И С А Н И Е (и 904730ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДИТИИаСТВУ Союз .СоветскихСоциалистическихРеспубликата опубликования описания 18 .02 . 82 ВИ. Тисов(5 й) электРодиллизлт ется тем,лючающемионитоа, один родиализаиспользорастворов Недостатком такого элек тора является невозможност вания его для извлечения и ионов только одного типа и ложность ерхнеиыполнен конструкции.Наиболее близким к пред является электродиализатор щий цилиндрические катод, товую мембрану, два токопо из которых установлен в ве агаемомувключаюнод, ионивода, один хней части змеиезда подводгнездамсоосно Изобретение относится к конструкциям электродиализаторов, применяемых в химической технологии для деионизации растворов и электрохимического восстановления или окисления.Известен электродиализатор элемент ного типа, предназначенный для разложения солей с получением кислоты и щелочи. Электродиализатор состоит из корпуса, анодов и катодов, установлен ных в несколько рядов токоподводов. токоподводы имеют гнезда, в которых крепятся электроды 1,электродиализатора и выполнен с гнездами Г 23 .Недостатком данного электродиализатора является то, что вторым токоподводом служит кожух электродиализатора. Это делает сложным процесс монтажа и демонтажа конструкции. Токоподвод неразъемный и замена, например, мембраны требует разбора целого ряда узлов.Целью изобретения является упрощение монтажа и демонтажа электро-" диализатора. Поставленная цель достичто в электродиализаторе,цилиндрические катод, анодвую мембрану, два токоподвтокоподвод установлен в вти электродиализатора и вгнездами, а другой токощен под токоподводом свыполнен с отверстиямиверхнего токоподвода.3 90473На фиг, 1 изображен электродиализатор предлагаемой конструкции с расположением электродиализных камер по кольцу, общий вид; на фиг. 2 - один элемент (электродиализная камера, за" ключенная в кожух) этого электродиализатора, разрез; на фиг, 3 - второй вариант выполнения электродиализатора предлагаемой конструкции с многорядным расположением электродиализ р ных элементов; на фиг. 4 - продольный ,разрез А-А на фиг. 3.Электродиализатор состоит из верхнего токоподвода 1, нижнего токоподвода 2, кожухов 3, сборника 4 продукта, электродиализных камер, содержащих полые ионообменные мембраны 5, заглушенные с нижнего конца заглушками 6, а на верхнем конце имеющие нарезную втулку 7, и электроды 8 в ув виде полой трубки, верхняя часть которых выполнена в виде плунжера 9. Верхний токоподвод 1 имеет каналы 10 для подвода электролита и каналы 11 для его отвода со штуцерами 12 и 13 2 соответственно. Кроме того, аппарат снабжен штуцером 14 для подачи исходного раствора переливным штуцером 15 отвода про 30 дукта электродиализа и штуцером 16 для отвода газа, выделяющегося в процессе электродиализа из раствора в пространстве между мембраной 5 и кожухом 3. Верхний токоподвод 1 скреплен с нижним токоподводом 2 при помо- З щи болтов 17 и гаек 18 на изолирующих втулках 19 В верхнем токоподводе 1 имеются отверстия (гнезда) 20 для установки и закрепления верхних частей электродов 8. Отверстия 20 сообщаются с каналами 10 и 11 для подвода и отвода электролита соответственно. Плунжер 9 имеет уплотняющее кольцо 21. Лтуцер 12 через отверстия 22 сообщается с полостью электрода 8. 4 штуцер 13 через отверстия 23 соединен с внутренней полостью мембраны 5. Положением переливного штуцера 15 на подъемной трубе 24 обеспечивается постоянный уровень раствора в электродиализаторе. На плунжере 9 (фиг. 1, 2) смонтирована уплотняющая обойма 25 с одновременным обеспечением подвижности плунжера 9 и герметицности с помощью сильфона 26. На верхнем конце плунжера 9 имеется гайка 27, упорная втулка 28, нажимная гайка 29 и .резьбовая упорная втулка 30, закрепляемая в гильзе 31. Верхний токоподвод 1 и нижний токоподвод 2 уплотняются гибкими элементами 32, Канал33 сообщает полости кожухов 3, Лляустановки датчиков (не показаны) определения выхода из строя камеримеются штуцера 34.Второй вариант электродиализатора(фиг. 3, 4) отличается исполнениемконструкции верхней части электрода3, которая содержит разрезную цангу35, верхние уплотнительные кольца 36на плунжере 9 и нижнее уплотнительноекольцо 37. В центре плуннера 9 имеется клапан 38, уплотняемый кольцами39 для запирания отверстия 40, Пространство верхнего токоподвода 1 отделено от нижнего токоподвода 2 жесткой вставкой 41 с помощью прокладок42. Каждый кожух 3 имеет устройство43 для распределения исходного раствора внутрь полости кожуха 3,Аппарат подготавливается и пускается в работу следующим образом.Производится сборка электродиализных камер и установка их вовнутрь кожухов. При этом для электродиализатора, показанного на фиг, 1 и 2, втулки 30 после установки в гильзы 31поворачиваются на некоторый угол ивходят в зацепление с ней, Затемсвертываются гайки 27 с нарезных концов на плунжерах 9, При этом плунжеры 9 уходят вниз и нижней сферической поверхностью отделяют канал 11от полости кожуха 3. Затем с помощьюупорных втулок 28 .и нажимных гаек 29зажимают уплотняющие обоймы 25, которые исключают выход электролита. Таким образом предотвращаются потериэлектролита и обеспечивается надежный контакт электродов 8 с верхнимтокоподводом 1. Затем через штуцер12 все электродиализные камеры заполняются электролитом, через штуцер 14электродиализатор заполняется исходным раствором, В зависимости от необходимости проведения процесса деионизации с извлечением из растворалибо только анионов, либо только катионов, электродиализные камеры могтбыть укомплектованы либо анионитовыми, либо катионитовыми мембранами, После выполнения этих операцийтокоподводы 1 и 2 подключаются к полюсам источника постоянного тока иаппарат вклюцается в работу.Сборка и подготовка к пуску аппа рата, представленного на фиг. 3 и 4,5 90осуществляется аналогичным образом,но после установки электродиализныхкамер вовнутрь кожухов 3 гайки 27навинциваются на верхние концы плунжеров 9. При этом разрезные цанги 35расходятся в гнезда 20 с осуществлением надежного контакта электродов 8с верхним токоподводом 1,Для деионизации исходного раствора с извлечением из него анионовэлектродиализные камеры оснащаютсяанионитовыми мебранами 5, верхний токоподвод 1 подключается к положительному полюсу истоцника постоянного тока (не показан), а нижний токоподвод 2 - к отрицательному полюсу. Вкачестве электролита для заполненияэлектродиализных камер применяетсяслабый раствор кислотыПри проведении деионизации с извлецением из раствора катионов электродиализные камеры оснащаются катионитовыми мембранами 5, подключениетокоподводов осуществляется с изменением полярности, а электролитом является слабый раствор щелочи.В процессе непрерывной работыэлектродиализатора в полость кожуха3 непрерывно подается исходный раст-,вор, который вытесняет обедненныйраствор с удаленными из него ионамииз сборника 4 по подъемной трубе 24через штуцер 15. Вовнутрь электродиализных камер из канала 10 через отверстия 22 непрерывно поступает свео 3жий электролит, который обогащаетсяионами и непрерывно отводится черезотверстия 23 по каналу 11 и штуцер13. Газы, выделяющиеся в процессеэлектродиализа в полости кожуха 3,отводятся по штуцеру 16, а гази, выделяющиеся на электродах 8, отводятся вместе с электролитом. При выходеиз строя любой камеры достатоцно повернуть гайку 27 на несколько оборо"4тов и удалить ее из электродиализатора,В сущности оба варианта электродиализатора (фиг. 1, 2 и 3, 4) имеютодинаковый принцип действия. В зави 5симости от условий эксплуатации, специфики производства и физико-химицес"ких свойств перерабатываемых раство"ров может быть применен первый иливторой вариант конструкции электро 55диализатора, Использование электродиализатора, показанного на фиг. 1и 2, предпочтительно для малотоннаж-,ных производств с усложненными усло 4730 6виями ремонта, когда нужно быстроопределить вышедшую из строя камеруи заменить ее, Конструкция электродиализаторэ, показанного на фиг. 3и 4, является более компактной, позволяющей при малых габаритах аппа"рата разместить большое количествоэлектродиализных камер, что, в своюочередь, определяет высокую удельную1 О производительность на единицу егообъема и целесообразность его исполь".зования для многотоннажных производств. Однако сложность определениявышедшей из строя камеры ограничивает возможность применения даннойконструкции для производств со сложными условиями ремонта.Таким образом, предложенная конструкция электродиализатора позволяетосуществить быструю установку и замену мембраны в яцейке с одновременнымобеспецением надежного электрического контакта электродов, герметицностиподвода и отвода электролита, а также обеспечивает возможность дистанционной замены вышедшей из строя мембраны при переработке токсичных сред,Предложенная конструкция аппаратаможет быть использована для осущестОвления деионизации солевых растворовс получением целевого продукта, атакже для электрохимицеского восстановления и окисления солевых и гидратных расгворовряда элементов. Это,в свою очередь, позволяет внедритьв производство ряда продуктов новуюбезотходную технологию с ликвидациейтоксичных сбросов и возвратом в циклценных реагентов.формула изобретенияЭлектродиализатор, включающий цилиндрические катод, анод, ионитовуюмембрану, два токоподвода, один изкоторых установлен в верхней части5электродиализатора и выполнен с гнездами, о т л и ч а ю щ и й с я тем,цто, с целью упрощения монтажа и демонтажа электродиализатора, другойтокоподвод размещен под токоподводомОс гнездами и выполнен с отверстиямисоосно гнездам верхнего токоподвода.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРпо заявке 14 2687406, кл. В 0 1 О 13/02,21,11.78.2. Авторское свидетельство СССРГ 4 182111, кл. В 01 О 13/12, 1964